Обеспечение эффективного улавливания пыли в неблагоприятных условиях

Том Годби (Tom Godbey), старший специалист по вопросам внедрения

Выбирая пылесборник для конкретных условий эксплуатации, необходимо учитывать характеристики пыли, которую придется улавливать. Каков размер частиц пыли? Очень маленький? Или он варьируется? Являются ли они абразивными? Они гигроскопичны или поглощают влагу? Легко ли или вообще не агломерируется пыль? Является ли она взрывоопасной/горючей? Является ли она коррозионной/токсичной/химически нестабильной?

Все эти факторы, касающиеся улавливаемой пыли, являются важными, но учитывать необходимо не только характеристики пыли. При выборе пылесборника следует принимать во внимание свойства и состояние потока газа, поступающего в пылесборник и проходящего через него.

Характеристики газового потока оказывают значительное, а иногда даже большее, влияние на выбор оборудования, чем характеристики пыли. Комбинация характеристик пыли и газового потока может некоторым образом осложнить выбор оборудования. Давайте рассмотрим ряд самых типичных характеристик газового потока — температуру, влажность и химический состав — и их влияние на выбор подходящего пылесборника.

Влажность

Высокий уровень влажности может как негативным, так и позитивным образом сказываться на работе пылесборников. При повышенном уровне влажности следует предпринимать меры для предотвращения конденсации не только на фильтрующем материале, но и на внутренних боковых стенках корпуса пылесборника и бункера во избежание образования грязи вследствие смешивания влаги с пылью. Часто бывает трудно, а иногда и невозможно, очистить фильтрующий материал от грязи путем обычного импульсного воздействия или встряхивания. С еще большими трудностями связаны попытки обеспечить какой-либо поток воздуха через слой грязи, поэтому чрезвычайно важно поддерживать температуру внутри пылесборника выше точек росы: кислотной и по влаге.

Не менее важно поддерживать температуру стенок пылесборника, и особенно внутренних стенок бункера, выше точки росы по влаге. Внутренние стенки пылесборника обычно имеют самую низкую температуру внутри пылесборника, и нет ничего необычного в том, что на них конденсируется влага, тогда как фильтрующий материал имеет температуру значительно выше точки росы.

Подумайте, как воздействует пыль, опадающая с фильтров при их импульсной очистке на стенки мокрого бункера. Пыль при этом не скатывается, как положено, плавно по стенкам бункера, а налипает в зоне выпускного отверстия, образуя препятствие и вызывая остановы в работе — так же, как и при образовании слоя грязи на поверхности самих рукавных фильтров.

Для предотвращения возникновения таких проблем можно покрыть корпус изолирующим материалом или установить дополнительные нагревательные элементы на внешних стенках бункеров. В отдельных условиях эксплуатации требуется даже нагрев сжатого воздуха, используемого для импульсной очистки, чтобы предотвратить опускание температуры внутри пылесборника ниже точки росы из-за охлаждающего эффекта, вызываемого расширением сжатого воздуха, который подается при каждом импульсе.

Конденсация — это крайний результат повышения влажности, однако проблемы могут возникнуть даже просто при повышенной влажности, когда конденсат еще не образовался. Гигроскопичная пыль, образованная, например, частицами сахара, соли и извести, активно поглощает влагу из газового потока, а очистка фильтрующего материала от нее может представлять значительную трудность.

Как правило, пылесборники работают максимально эффективно, когда относительная влажность воздушного потока, содержащего гигроскопичную пыль, поддерживается на уровне не выше 40 %. Гидрофобные или обработанные фторуглеродом фильтрующие материалы лучше очищаются от пыли, которую они задерживают, что гарантирует более стабильные показатели потери давления на фильтрующей материале и более длительные интервалы замены фильтров.

Трудности, вызываемые высокими уровнями влажности, довольно хорошо известны и предсказуемы. Тем не менее, низкие уровни влажности при высоких температурах и наличии пыли таких веществ, как металлические соли, могут стать причиной еще больших сложностей. При высоких температурах и низких уровнях влажности пыль металлических солей (и других веществ с похожими характеристиками) ведет себя так, как если бы все ее частицы имели одинаковый электрический заряд. Отдельные мелкие частицы отталкивают друг друга, и степень их агломерации в более крупные частицы может быть очень низкой. Частицы пыли должны агломерироваться, чтобы слой пыли, скопившейся на поверхности фильтрующего материала, сбрасывался с него и попадал в бункер. Но если пыль никогда не агломерируется, то размер ее частиц остается неизменным и пыль, сбитая с поверхности фильтрующего материала, снова подается на него воздушным потоком для повторного осаждения. Это означает, что пыль вообще не попадает в бункер. В случае некоторых видов пыли этот эффект проявляется достаточно сильно, и, чтобы стимулировать агломерацию, оказывается необходимо подавать в воздушный поток влагу, часто в форме пара. К сожалению, во многих случаях узнать, что пыль обладает подобными характеристиками, не удается, пока пылесборник не начнет работать.

Вот так! Трудность с влажностью состоит в том, что ее уровень может быть либо слишком высоким, либо слишком низким.

Химический состав

Химический состав — общий термин, используемый для обозначения большого числа загрязняющих веществ, наиболее распространенными из которых являются кислотные газы, а также конденсируемые соединения, углеводороды, летучие органические соединения (ЛОС) и т. д. В эту группу входят и кислотообразующие соединения, такие как оксид серы (SOx) и хлор (Cl), которые являются распространенными побочными продуктами горения. Эти соединения, взаимодействуя с влагой (которая также является побочным продуктом горения), могут образовывать кислоты, когда температура в системе падает ниже их кислотных точек росы. Каждое из них затрудняет подбор материалов конструкций, покрытий для защиты поверхностей, изоляции, а также фильтрующих материалов. Если же газовые потоки содержат смеси некоторых из этих загрязняющих веществ, то задача еще более усложняется и требует тщательного анализа технологических и эксплуатационных приоритетов. Многие требования будут противоречить друг другу, поэтому окончательное решение о выборе пылесборника должно быть компромиссным, например: пойти на более высокие первоначальные капитальные затраты на специальное покрытие, но получить более длительный срок службы пылесборника или выбрать более длительный интервал замены фильтров, но приобрести для этого более дорогой фильтрующий материал.

Выводы

Каждая из этих характеристик газового потока по отдельности требует решения типовых задач при выборе и эксплуатации пылеулавливающего оборудования, но в случае газовых потоков, характеризуемых комбинацией таких факторов, сложность этих задач заметно повышается. Решение, найденное для одного процесса, может совсем не подойти для другого, хотя их газовые потоки и кажутся одинаковыми. Например, полифениленсульфидный (Ryton) фильтрующий материал может прекрасно подходить для содержащего SOx горячего газового потока, выходящего из котла, который топится углем. Но он может не подойти для содержащего SOx горячего газового потока, который выходит из работающей на угле печи, если из нее поступает значительное количество избыточного воздуха и, как следствие, содержание кислорода в потоке оказывается выше, чем в потоке из угольного котла. В этой среде горячего влажного дымового газа фильтрующий материал Ryton может терять физическую прочность из-за окисления, так как уровень кислорода в ней превышает 8 %. В дымовых газах котлов этот уровень превышается редко, но избыток воздуха из печи может способствовать повышению содержания кислорода значительно выше этого уровня. Таким образом, полиимидный (P84) фильтрующий материал может быть более подходящим вариантом, даже если он имеет более низкую кислотостойкость.

Заключение: чтобы правильно подобрать оборудование для сложных газовых потоков, необходимо знать все характеристики газового потока. Поэтому, когда продавец/инженер, специализирующийся на пылесборниках, начинает подробнейшим образов расспрашивать вас о вашем процессе, доверьтесь ему. Его основная цель состоит в том, чтобы предотвратить неожиданности в процессе запуска и эксплуатации системы улавливания пыли, которые могут произойти, если что-то осталось неизвестным на этапе планирования. Подобные сюрпризы не нравятся никому, и будет лучше, если все трудности окажутся заранее предусмотренными.